粉煤气化耦合绿氢配套变换工艺流程模拟及分析

作     者：王照成 李繁荣 肖敦峰 

作者机构：中国五环工程有限公司 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2024年第S2期

页      面：210-215页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：绿氢 粉煤气化 变换 工艺流程 模拟 

摘      要：粉煤气化技术在现代煤化工领域得到广泛应用，但粉煤气化生产的粗煤气具有一氧化碳含量高、水含量高的特点，且现有变换技术处理该类型粗煤气又存在能耗高、操作难度大、可靠性低等问题。随着“双碳目标的提出，可再生能源和煤化工耦合成为二氧化碳减排的重要手段之一。为解决现有变换技术存在的问题，结合可再生能源与煤化工耦合的理念，建立了粉煤气化耦合绿氢配套变换工艺流程。首先利用化工模拟软件Aspen Plus对工艺流程进行建模，然后使用Design Specs工具对第一变换炉入口温度、第二变换炉入口温度及第一变换炉入口气体中一氧化碳干基摩尔浓度进行设定并对工艺流程进行模拟计算，最后通过Sensitivity工具进行敏感性分析，考察一氧化碳浓度对反应温度的影响，以及一氧化碳转化率对消耗(蒸汽和低位余热)和运行费用的影响，以得到优选的操作参数。结果表明，当粗煤气中的一氧化碳干基摩尔浓度为71.17%时，应控制第一变换炉入口气体中一氧化碳干基摩尔浓度在48.40%以下。随着一氧化碳转化率的增加，高品位的中压过热蒸汽产量大幅下降，低品位的余热产量大幅提高。随着一氧化碳转化率的增加，运行费用逐渐增加，当一氧化碳转化率从96.98%提高至98.23%时，一氧化碳转化率仅提高了1.35%,但是运行费用增加了10.97%。因此，当一氧化碳转化率在较高水平时，应考虑副产更多的中压过热蒸汽，以提高热量的利用效率，降低运行费用。选取第一变换炉入口气体中一氧化碳干基摩尔浓度为48.40%,一氧化碳转化率为96.98%进行全流程模拟。结果表明，经过两段变换，可将粗煤气中的一氧化碳干基摩尔浓度由71.17%降至0.99%。